Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 3

концентрация реагента В на поверхности раздела В — (АВ + А) постоянна, а концентрация А, которая зависит от имеющегося количества вещества АВ в реакционной смеси, является функцией степени превращения

где G и αG — соответственно степени превращения веществ В и А

а = —--коэффициент состава смеси, если n — стехиометрический коэффициент реакции, выражающий число молей реагента А, реагирующих с одним молем реагента В, и т — молярное соотношение между количествами А и В в исходной смеси.

При этом скорость реакции

Достаточно сложное решение уравнения (115) приводит к уравнению

При стехиометрическом составе смеси (т. е. когда п = m и а = 1) уравнение (115) принимает вид:

(117)

Если продукты такой реакции ускоряют ее протекание (автокаталитическая реакция), то уравнение ее скорости принимает вид:

(118)

Необходимо вкратце остановиться на выводе уравнения кинетики последовательных реакций в смесях твердых веществ.

Можно представить себе ряд сочетаний последовательных реакций одинаковых или различных порядков. Для краткой характеристики рассуждения применительно к этим реакциям достаточно, однако, ограничиться рассмотрением одного из таких сочетаний.

Пусть превращение протекает по последней схеме [Ат -> Аж; Аж + Вт -> АВт; АВт + Аж -> (АВ + A) ] и т. д. и состоит из двух последовательных реакций:

скорости которых, подчиняющиеся уравнению (117), соизмерим, между собой. Тогда в соответствии с уравнением (117)

(117а

и

(И7б)

где G' и G" — степени превращения соответственно I во II и II в III (в долях единицы); К\ и К2 — константы, характеризующие скорости соответственно первой и второй реакций. Интегрируя уравнение (117а), получаем

(119)

Аналогично уравнению (117а) можно написать

(120)

Подстановка уравнений (119) и (120) в выражение (1176) дает

(121)

Общая степень превращения исходного вещества I в конечный продукт III составляет в этом случае

(122)

где G' и G" определяются из уравнений (119) и (120).

К этому следует добавить, что в случае последовательных реакций, когда скорости их несоизмеримы между собой, общая скорость и кинетические закономерности процесса, лимитируемого химическими явлениями, определяются соответственно скоростью и кинетикой самой медленной реакции и могут быть выражены, например, одним из уравнений (114) —(118).

 

Другие части:

Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 1

Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 2

Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 3

Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 4

Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 5

 

 

Содержание